Siegerehrung: Eugen Kleen (Mitte), Leiter Forschung & Entwicklung bei MC-Bauchemie, und Norbert Hörlein (2. von links), Projektleiter bei Porr, nahmen den Innovationspreis Tunnelbau von Prof. Dr. Robert Galler (rechts), Leiter des Lehrstuhls für Geotechnik und Unterirdisches Bauen an der Montanuniversität Leoben (Österreich), entgegen. | Foto: Österreichisches Nationalkomitee der ITA

Tunneltag 2014:

Neue Methode zur Erdbrei-Erzeugung ausgezeichnet

BOTTROP, 18.11.2014 – Die MC-Bauchemie und die Porr Bau GmbH haben eine neuartige Methode entwickelt, mit der die Erzeugung von Erdbrei verbessert und das Einsatzspektrum für Erddruckschilde erweitert wird. Sie erhielten dafür den Innovationspreis 2014 auf dem Österreichischen Tunneltag in Salzburg.

Das Verfahren haben beide Unternehmen zum Patent angemeldet. Eugen Kleen, Diplom-Mineraloge und Leiter Forschung & Entwicklung bei der MC-Bauchemie, und Norbert Hörlein, Projektleiter bei der Porr Bau, haben diese Methode gemeinsam entwickelt und für den Innovationspreis Tunneltag eingereicht. Den Preis verlieh das Österreichische Nationalkomitee der International Tunnelling Association (ITA) am 8. Oktober beim diesjährigen Österreichischen Tunneltag in Salzburg. Kleen und Hörlein nahmen die Auszeichnung von Prof. Dr. Robert Galler, Leiter des Lehrstuhls für Geotechnik und Unterirdisches Bauen an der Montanuniversität Leoben (Österreich), entgegen. Die Jury lobte die weitreichende praktische Bedeutung dieser Innovation für den Tunnelbau und betonte deren positive Umweltauswirkungen.

Ausgangslage: Ungesteuerte Schaum-Erzeugung
Im Tunnelbau ist es beim Einsatz von Erddruckschilden notwendig, die vorgefundenen Böden so zu konditionieren, dass daraus ein stützendes Medium erzeugt werden kann. Dies geschieht im Wesentlichen durch die Beigabe von sogenannten Konditionierungsmitteln in die Abbaukammer der Schildmaschine. Diese Konditionierungsmittel enthalten Tenside, Polymere und andere Additive. Während des Vortriebes wird mit Schaumlanzen unter Verwendung der Konditionierungsmittel ein Schaum erzeugt und den Abbaukammern zugeführt. Die Erzeugung des Schaumes geschieht in herkömmlichen Verfahren eher „zufällig“ und kann daher nicht genau gesteuert werden. So entstehen Schaumgemische mit unterschiedlich großen Schaumbläschen und entsprechend unterschiedlichen Erdbreien.

Schaum unter Kontrolle
MC-Bauchemie und Porr Bau GmbH haben gemeinsam im Jahr 2013 in verschiedenen Laborversuchen eine Methode entwickelt, mit der ein gleichbleibender Schaum erzeugt wird, dessen Eigenschaften gesteuert werden kann. Das aufzuschäumende Medium wird per Druckluft durch eine Begasungsstrecke in einem Schaumgenerator geführt, in der der Schaum entsteht. Das Neue daran ist, dass durch die speziellen Eigenschaften des Schaumgenerators gesichert ein Schaum entsteht, der eine gleichbleibende Qualität an Schaumbläschen enthält. Die Anzahl und Größe der Schaumbläschen ist dabei frei wählbar und kann auf die angetroffene Geologie abgestimmt werden.

Weniger Schaumbildner nötig
Das Verfahren wurde in der Praxis getestet: Eine Schildvortriebsmaschine wurde mit den neuen Schaumgeneratoren und einem von der MC-Bauchemie speziell entwickelten Schaumbildner, dem sogenannten Liquid, ausgerüstet. Dadurch kann die Konditionierung des Bodens wesentlich einfacher und besser bewältigt werden. Über mehrere hundert Vortriebsmeter wurden Daten gesammelt und ausgewertet. Es zeigte sich, dass bei gleichbleibender Geologie und Performance der Tunnelvortriebsmaschine ein signifikanter Rückgang der benötigten Menge an Schaumbildner zu verzeichnen war - auf bis zu einem Drittel der ursprünglich eingesetzten Menge. Gleichzeitig wurde ein Erdbrei erzeugt, der optimal auf den vorhanden Boden und die gewünschte geotechnische Funktion abgestimmt werden konnte.
Erster Einsatz
„Mit dieser Methode werden wir das Einsatzspektrum von Erddruckschilden in schwierigen Geologien erweitern", so Norbert Hörlein, und Eugen Kleen fügt hinzu: „Zudem haben wir damit ein effizientes Steuerungselement für den Einsatz von Erddruckschilden gefunden, das durch den wesentlich geringeren Einsatz an Chemikalien, die zudem leicht biologisch abbaubar sind, umweltfreundlicher und nachhaltiger ist.“ Das Verfahren, das mittlerweile zum Patent angemeldet worden ist, befindet sich bereits beim Bau des weltweit modernsten Abwassersystems der Welt, dem Emscher Projekt, zurzeit in Bottrop Richtung Oberhausen im Einsatz. bi